推荐单位意见：
手性催化是当今催化科学领域的前沿方向，手性药物中间体的高效绿色手性催化合成具有广泛的应用前景和重要战略意义。项目“纳米反应器中的多相手性催化研究”通过多相催化、均相催化、酶催化和材料科学的交叉融合，在微纳水平上构筑了具有手性微环境的纳米反应器，在纳米反应器中实现了若干手性催化反应。该项目揭示了纳米限域空间的弱相互作用对手性选择性和催化活性的影响规律；发现了纳米反应器中手性催化剂双中心耦合加速现象，突破了固体催化剂中多活性中心难以协同的瓶颈；实验证实了纳米反应器中酶的界面激活效应及大分子拥挤对酶分子三维空间结构的稳定作用，从而显著提高了纳米限域空间中酶分子的催化活性和稳定性，由此解决了酶催化规模化应用的关键难题。
这些成果揭示了多相手性催化体系中手性选择性和活性的规律，对于发展手性催化合成具有重大的理论意义和应用价值。这项工作推动了我国多相手性催化研究的发展，提升了我国催化在国际催化学术界的影响力，特别是为药物和精细化学品的绿色合成提供了技术路线。
对照国家自然科学奖授奖条件，提名该项目为国家自然科学二等奖。
项目简介：
手性催化是当今催化科学领域的前沿方向，手性药物中间体的高效绿色手性催化合成具有广泛的应用前景和重要战略意义。该项目发展了纳米反应器中的手性合成策略，以解决手性合成领域瓶颈问题（活性、手性选择性及稳定性低）为目标，提出和发展了多相手性催化体系的新概念和新方法，解决了多相手性催化的若干科学难题，研究结果为高效多相手性催化体系的设计与合成奠定了理论基础。主要科学发现如下：
①发展了合成新型有机-无机纳米孔材料及介孔材料孔口尺寸精细调控的方法，在微纳水平上构筑了具有特手性微环境的纳米反应器，成功将分子催化剂和酶催化剂封装在纳米反应器中，在纳米反应器中的手性催化反应在纳米层次为均相催化而在宏观上又是多相催化，成为一种关联多相和均相催化的普适方法。
②发现了纳米限域空间的尺寸和表面性质对手性选择性和催化活性的影响规律，利用纳米限域空间及碳纳米管管腔显著提高了手性催化反应的活性和手性选择性。
③观察到纳米反应器中的手性催化剂双中心耦合加速现象，利用该现象大幅度提高了多相手性催化体系的手性选择性和催化活性，改变了长期以来多相手性催化剂手性选择性和催化活性较低的局面，开拓了纳米反应器中的手性催化合成新技术。
④构筑了具有细胞特征的纳米反应器（人造细胞），实验证实了组装在纳米反应器中的酶的界面激活效应及大分子拥挤对酶分子三维空间结构的稳定作用，从而显著提高了纳米限域空间中酶分子的催化活性和稳定性，解决了酶的规模应用的瓶颈问题。
该项目撰写综述和Feature article 8篇；应邀在国际上主编出版了第一部有关均多相催化之间关联的专著（国际Wiley 出版社出版）；应邀在催化领域的重要国际会议上做大会特邀报告和主题报告20余次，如在International Congress on Catalysis和International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis做大会特邀报告（这是我国科学家第一次在此大会上做大会报告），以及在美国高登会议做专题报告；作为主要内容部分获得国际催化奖（4年一次，每次一人，这是中国科学家第一次获此荣誉）和中国催化成就奖；研究工作多次被C&E News等国际著名学术期刊和国内外同行Highlight。该项目成员1人增选中国科学院院士，1人获国家杰出青年基金资助，1人获国家优秀青年基金资助，1人入选教育部新世纪优秀人才。该项目研究成果获2015 年度辽宁省自然科学一等奖。
上述多相手性催化的研究成果在手性化合物的合成中的应用前景已被验证，如纳米反应器中手性加氢催化过程在江苏太仓精细化学品公司中试放大；在微纳限域空间中的酶在固定床连续流动体系超过2000 小时运行稳定。
获得授权发明专利8件。
客观评价：
（一）应邀撰写综述和主编科学著作
多相手性催化方面的成果先后被邀请撰写综述（附件7.11）和Feature article 6篇，如为Catal. Rev.-Sci. Eng. (2004, 46, 419) 撰写了该期刊第一篇有关多相手性催化的综述文章；受邀为纪念在均相手性催化领域做出杰出贡献的诺贝尔奖获得者Noyori教授70岁生日特刊Chem. Asian J. (2008, 3, 1214) 撰写Focus Review等。应邀主编出版了第一部均多相催化之间关联的专著（国际Wiley出版社）。有关纳米反应器中酶催化的工作被邀在Chem. Commun. (2015, 51, 13731)上撰写Feature Article.
（二）学术影响
该项目主要完成人应邀在催化领域的系列重要国际会议上做大会特邀报告和主题报告20余次，如李灿研究员被邀在国际催化大会上做60分钟的大会特邀报告（这是我国科学家第一次在此大会上做大会报告），并在2015年7月在荷兰举行的第十七届国际均多相催化会议上做大会报告，杨启华研究员在美国高登会议上做专题报告；成果主要完成人李灿先后任《催化学报》主编，Chem. Comm.杂志副主编，J. Catal.等20种国际、国内刊物编委；2013年担任亚太催化学会主席、2008-2012年担任国际催化学会理事会主席和中国化学学会催化专业委员会主任；2003年当选中国科学院院士，2005年当选英国皇家学会会士、第三世界科学院院士，2008年当选欧洲人文和自然科学院外籍院士。
（三）学术获奖情况
该项目完成人李灿院士获得国际催化奖（4年一次，每次一人，这是中国科学家第一次获此荣誉），香港何梁何利科技进步奖、中国催化成就奖、国家技术发明二等奖（09-2-001-01）和国家自然科学二等奖（2011-Z-103-2-05-R01）。该项目完成人杨启华研究员获第四届中国催化青年奖，第五届中国青年女科学家奖和国家自然科学二等奖（2011-Z-103-2-05-R01），并获国家杰出青年基金资助。该项目完成人杨恒权入选教育部新世纪优秀人才。该项目完成人张慧东入选中组部国家“青年##计划”，并获国家优秀青年基金获资助。
（四）代表性论文被第三方正面评价和大篇幅引用情况
1、纳米反应器中的手性催化及耦合反应加速效应工作（重要科学发现三）：多相手性催化领域的知名学者J. M. Fraile教授在Chem. Rev. (2009, 109, 360) 上发表的综述中大篇幅评述了纳米反应器中的手性催化工作，称之为该领域突破性的进展，尤其是纳米反应器中的耦合反应加速效应：“这个方法的一个重要优势是可以使每个纳米笼内装载两个催化剂分子，这对协同催化是至关重要的。多相催化剂由于催化活性位的隔离很难甚至不能实现这种协同催化效应”。多相手性催化领域知名专家法国的E. Schulz教授 (Dalton Trans. 2010, 39, 6911)、有机催化领域专家葡萄牙的C. A. M. Afonso教授 (Chem. Rev. 2009, 109, 418)、Supermolecular Catalysis编委西班牙的A. W. Kleij教授 (Chem. Commun. 2010, 46, 2713)、ACS有机金属化学部门Fellow韩国的S. Hong教授 (Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 6931) 分别在撰写的综述文章中，对纳米反应器中的手性催化工作，尤其是纳米反应器中的耦合反应加速效应相关工作进行了大篇幅的Highlight。
2、碳纳米管促进手性催化工作（重要科学发现二）：美国C&E News (2011, 89, 39) 在其Science and Technology 栏目中对碳纳米管促进手性催化工作进行了Highlight报道，著名的手性催化学者McBreen教授认为“该工作是多相手性催化领域的重大突破，是多相催化、材料化学和手性催化的完美交叉融合”；英国皇家化学会的Chemistry World杂志也对相关工作给予了报道。
3、纳米孔中的手性催化反应工作（重要科学发现二）：不对称有机小分子催化专家韩国Sungkyunkwan大学的C. E. Song教授在综述 (Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 2927) 中引用我们4篇工作，肯定了“通过Ph sulfonic基团将手性Mn(salen) 催化剂轴向固载在纳米孔中显著提高了烯烃不对称环氧化的ee值(up to 95%)”。国内手性催化领域的知名专家，丁奎岭院士和范青华研究员在综述文章 (Top Organomet. Chem. 2011, 36, 207) 中引用此成果的15篇工作，其中对纳米孔中的手性环氧化反应、纳米笼中的Co(Salen)催化的环氧化合物的动力学拆分反应和手性PMOs催化的手性氢化反应分别在综述的3.1章节、3.2章节和3.3章节做了重点介绍。
4、手性有机-无机纳米反应器的构筑工作（重要科学发现一）：SYNFACTS编委会Y. Uozumi教授Highlight并详细报道了手性纳米孔材料工作的结果(SYNFACTS,2011, 2, 0223)；多孔材料领域知名学者比利时Ghent大学的P. V. D. Voort教授在Chem. Soc. Rev.(2013, 42, 3913) 上发表的综述文章中引用了我们26篇工作，肯定了PMOs结构有序度提高对催化活性和ee值的促进作用。手性多孔材料领域专家刘国华教授在综述中(Green Chem. 2015, 17, 2100)引用了该成果12篇文章，并对手性有机-无机多孔纳米片材料进行了大段报道。
5、
纳米反应器中环氧乙烷催化水合工作（重要科学发现三）：美国
C&E News (2012, 90, 10) 在其Science and Technology 栏目中以“
乙二醇的绿色生产途径”为题对该工作进行了Highlight报道，认为“
该发现有助于降低乙二醇和相关产品的生产能耗和成本”。973计划项目首席科学家、中石化上海石油化工研究院院长谢在库教授认为“该研究具有很强的工业应用前景”。目前正受中石化资助进行工业化小试实验。
5、纳米反应器中酶催化手性合成工作
索尔维(Solvay)跨国性化工集团的Mar Pera-Titus和法国里尔大学(Universite Lille)的Nardello-Rataj教授在综述(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2006)对纳米反应器中的酶封装和酶催化的工作进行大段评述，指出“李与合作者证明封装在纳米反应器中的酶在催化过程中没有明显流失…在催化反应中表现出增强的催化活性。英国《Nature》杂志评论员XiaoZhi Lim在新闻特写中(Nature, 2016, 537, 156-157)评述“化学家们在不断拓展催化研究的边界，例如，李将酶限域在纳米材料中以提高使用稳定性…”。“酶催化领域知名专家Zhang Hu教授在综述中(J. R. Soc. Interface 12: 20140891)大段介绍了纳米反应器中酶封装的工作。
代表性论文专著目录：
1. Enhanced cooperative activation effect in the hydrolytic kinetic resolution of epoxides on Co(salen) catalysts confined in nanocages, H. Q. Yang, L. Zhang, L. Zhong, Q. H. Yang, C. Li , Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6861-6865.
2. Asymmetric reactions on chiral catalysts entrapped within a mesoporous cage, H. Q. Yang, J. Li, J. Yang, Z. M. Liu, Q. H. Yang, C. Li, Chem. Commun. 2007, 10, 1086.
3. Asymmetric epoxidation of allyl alcohol on organic-inorganic hybrid chiral catalysts grafted onto the surface of silica and in the mesopores of MCM-41, S. Xiang, Y. L. Zhang, Q. Xin, C. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 821-824.
4. Enhancement of the performance of a platinum nanocatalyst confined within carbon nanotubes for asymmetric hydrogenation, Z. J. Chen, Z. H. Guan, M. R. Li, Q. H. Yang, C. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4913-4917.
5. Enantioselective epoxidation of unfunctionalized olefins catalyzed by Mn(salen) complexes immobilized in porous materials via phenyl sulfonic group, H. D. Zhang, S. Xiang, C. Li, Chem. Commun. 2005, 1209-1211.
6. Enantioselective epoxidation of olefins catalyzed by Mn(salen)-MCM-41 synthesized by a new anchoring method, S. Xiang, Y. L. Zhang, Q. Xin, C. Li, Chem. Commun. 2002, 2696-2697.
7. Enzyme confined in silica-based nanocages for biocatalysis in a Pickering emulsion, J. Liu, G. J. Lan, J. Peng, Y. Li, C. Li, Q. H. Yang, Chem. Commun. 2013, 49, 9558.
8. Asymmetric ring-opening of epoxides on chiral Co(Salen) catalyst synthesized in SBA-16 through the "ship in a bottle" strategy, H. Q. Yang, L. Zhang, W. G. Su, Q. H. Yang, C. Li, J. Catal. 2007, 248, 204-212.
发表于 2019-1-5 15:48:31
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
收藏
转播
分享
淘帖